DNAJC10通过抑制XBP-1s驱动的EGFR转录抑制胶质母细胞瘤转移的机制研究

《Molecular Biomedicine》：Endoplasmic reticulum-resident protein DNAJC10 inhibits glioblastoma metastasis by suppressing XBP-1s-driven EGFR transcription

本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)高度侵袭性导致的治疗难题，首次揭示了内质网驻留蛋白DNAJC10通过调控UPR IRE1α-XBP-1s轴抑制EGFR转录的新机制。研究人员通过体外实验、动物模型和临床样本分析，证实DNAJC10低表达与GBM患者不良预后相关，过表达DNAJC10可显著抑制肿瘤细胞迁移侵袭，并延长荷瘤小鼠生存期。该研究为GBM治疗提供了新的潜在靶点，对克服EGFR抑制剂耐药性具有重要意义。

　　

在大脑这个精密的人体指挥中心里，胶质母细胞瘤(GBM)就像一群失控的破坏者，它们以高度侵袭性的生长方式渗透到正常脑组织中，使得手术刀难以彻底清除，化疗药物也难以精准打击。这种最具侵袭性的原发性恶性脑肿瘤，患者中位生存期仅14-16个月，五年生存率低至约5%，成为神经外科领域最棘手的难题之一。尽管手术、化疗和放疗技术不断进步，但GBM细胞弥漫性浸润的特性，使得完全切除肿瘤而不损伤正常脑组织几乎成为不可能完成的任务。这种侵袭性不仅是治疗的主要障碍，更是导致肿瘤复发和预后差的关键因素。因此，揭示GBM侵袭迁移的分子调控机制，寻找新的治疗靶点，成为当前研究的热点。

近年来，越来越多的证据将内质网应激和未折叠蛋白反应(UPR)与肿瘤细胞的侵袭迁移联系起来。UPR的三个主要传感器ATF6、PERK和IRE1α及其下游通路，通过调控细胞外基质(ECM)重塑、细胞骨架重组和上皮-间质转化(EMT)等过程，影响肿瘤细胞的转移能力。值得注意的是，热休克蛋白家族成员和內质网应激相关蛋白在各种癌症中都被证明能够调控迁移和侵袭过程，这提示它们在GBM运动性中可能发挥着重要作用。

在这项发表于《Molecular Biomedicine》的研究中，赵二弟等研究人员将目光聚焦于DNAJC10——一个内质网驻留蛋白。DNAJC10又称ERDJ5或PDIA19，参与内质网相关降解(ERAD)过程，通过识别错误折叠的蛋白、还原错误的二硫键，与GRP78和EDEM1协同维持内质网稳态。此前的研究表明，DNAJC10在前列腺癌、神经母细胞瘤和结肠癌中发挥肿瘤抑制作用，但其在GBM中的作用，特别是在调控侵袭和迁移方面的功能，尚未有报道。

表皮生长因子受体(EGFR)在40%-50%的GBM病例中过表达，被认为是GBM发病机制的关键基因。然而，癌细胞中EGFR基因的转录调控机制仍不清楚。这项研究旨在阐明DNAJC10在GBM侵袭和转移中的作用及其分子机制，为开发新的治疗策略提供理论依据。

研究人员主要运用了临床样本分析、细胞模型构建、动物实验、RNA测序(RNA-seq)、染色质免疫沉淀(ChIP)、双荧光素酶报告基因检测等关键技术方法。临床样本包括107例脑组织标本和公共数据库(TCGA、CPTAC)资料，细胞实验涉及U87、U251、A172等GBM细胞系，动物实验采用颅内原位移植瘤模型。

低表达DNAJC10与GBM患者不良预后相关

研究人员首先通过人类蛋白图谱(HPA)数据库分析发现，DNAJC10在大多数癌症中高表达，但在胶质瘤中几乎检测不到。RT-qPCR结果证实，GBM细胞系中DNAJC10的mRNA水平显著低于正常人胶质细胞系HA1800。对107例临床脑组织标本的免疫组化分析显示，DNAJC10在GBM(WHO 4级)样本中基本未检测到或表达降低，而在低级别胶质瘤中普遍存在。生存分析进一步表明，低DNAJC10蛋白表达与较差的总生存期(OS)和无病生存期(DFS)相关。这些结果共同证实了DNAJC10在GBM中的低表达，且与患者不良预后密切相关。

DNAJC10抑制GBM细胞迁移和侵袭

为了探究DNAJC10在GBM侵袭迁移中的作用，研究人员在三种DNAJC10表达相对较低的GBM细胞系中过表达了该基因。Trans-well实验结果显示，过表达DNAJC10显著减少了迁移和侵袭的细胞数量。划痕实验也揭示了DNAJC10过表达后各种GBM细胞系迁移能力降低。值得注意的是，DNAJC10过表达并不影响GBM细胞增殖，确认了观察到的迁移表型是由于运动性改变而非增殖差异。细胞骨架染色显示，DNAJC10过表达导致细胞骨架显著解构，同时下调N-钙黏蛋白和Vimentin，上调ZO-1，表明DNAJC10通过调控EMT相关蛋白抑制GBM细胞运动性。

过表达DNAJC10抑制体内GBM侵袭和转移

通过建立颅内原位移植瘤模型模拟体内肿瘤微环境，研究发现DNAJC10-OE肿瘤体积显著小于Vector组。更重要的是，DNAJC10-OE颅内肿瘤边界清晰规则，而Vector肿瘤边界不清并侵袭周围脑组织。双荧光成像显示GFP标记的Vector细胞分布更广，迁移距离更大，而RFP标记的DNAJC10-OE细胞倾向于定位在肿瘤中心。这些结果表明DNAJC10过表达在体内抑制了GBM的侵袭和迁移。

过表达DNAJC10抑制GBM进展并延长荷瘤小鼠生存期

研究人员利用荧光素酶标记的Vector或DNAJC10-OE GBM细胞建立原位移植瘤模型，生物发光分析显示DNAJC10过表达显著抑制了原位模型中GBM的生长。移植后16天，Vector细胞注射小鼠的平均荧光强度是DNAJC10-OE细胞注射小鼠的五倍以上。磁共振成像(MRI)显示DNAJC10-OE肿瘤始终小于Vector肿瘤，且边界明确。Kaplan-Meier分析表明，DNAJC10过表达显著延长了移植瘤小鼠的总生存期。

RNA-seq鉴定与DNAJC10表达相关的多个信号通路

为了揭示DNAJC10介导的GBM侵袭迁移抑制的分子机制，研究人员对Vector和DNAJC10-OE GBM细胞进行了RNAseq分析。对670个差异表达基因(DEGs)的富集分析显示，下调的DEGs富集于细胞粘附、ECM组织和细胞迁移正调控等功能术语。KEGG分析揭示DEGs富集于与细胞迁移侵袭相关的通路，包括ECM-受体相互作用、细胞粘附分子(CAMs)和肌动蛋白细胞骨架调控。值得注意的是，基因集富集分析(GSEA)显示DNAJC10过表达抑制了EGFR信号通路。

过表达DNAJC10降低EGFR转录并抑制其下游信号通路

RNA-seq结果表明DNAJC10过表达下调了EGFR及其下游分子。RT-qPCR分析显示DNAJC10过表达后EGFR mRNA水平显著降低。Western blot证实DNAJC10过表达显著下调了EGFR蛋白表达。重要的是，在模拟体内条件时，DNAJC10过表达显著降低了EGFR磷酸化，并抑制了下游AKT和ERK的磷酸化。这些结果表明DNAJC10过表达减少EGFR转录并抑制其下游AKT和ERK通路。

XBP-1s结合EGFR启动子并通过组蛋白H3K4甲基化驱动其转录

EGFR启动子荧光素酶检测证实DNAJC10调控EGFR转录。生物信息学分析预测XBP-1s是EGFR的潜在转录因子。XBP-1s过表达显著增强了U87和A172细胞中EGFR的转录。通过突变EGFR启动子驱动的荧光素酶报告质粒，研究发现XBP-1s在BS2-3位点直接结合EGFR启动子。ChIP实验证实内源性XBP-1s特异性结合EGFR启动子的BS2-3区域。机制上，XBP-1s过表达显著增强了SET7/9甲基转移酶以及活性组蛋白标记H3K4me3和H3K4me1在EGFR启动子的招募。使用甲基转移酶抑制剂Sinefungin或DC-S239抑制组蛋白甲基化，可减弱XBP-1s诱导的EGFR上调。

DNAJC10通过抑制UPR的IRE1α分支来抑制XBP-1s

Western blot显示DNAJC10过表达显著降低了GBM细胞和体内肿瘤中XBP-1s蛋白水平。DNAJC10过表达抑制了eIF2α和IRE1α的磷酸化。用内质网应激诱导剂毒胡萝卜素和衣霉素进行药理拯救，可部分恢复DNAJC10过表达细胞中IRE1α磷酸化、XBP-1s表达和EGFR水平。相反，DNAJC10敲低增强了XBP-1s剪接和EGFR转录，这些效应可被IRE1α抑制剂KIRA8消除。荧光素酶检测显示DNAJC10诱导的EGFR启动子活性抑制可被XBP-1s过表达拯救。此外，XBP-1s过表达逆转了DNAJC10诱导的EGFR下调。

这项研究的重要发现在于首次揭示了DNAJC10-XBP-1s-EGFR轴在GBM侵袭迁移中的关键作用。DNAJC10通过抑制UPR IRE1α分支减少XBP-1s激活，而XBP-1s直接结合EGFR启动子并招募SET7/9甲基转移酶诱导H3K4甲基化，这一机制不同于已知的EGFR调控因子。这不仅扩展了对EGFR转录调控的理解，也揭示了UPR与致癌信号串扰的新机制。

从临床意义来看，DNAJC10下调与GBM患者不良预后相关，而靶向DNAJC10/XBP-1s/EGFR轴为EGFR抑制剂耐药的GBM提供了新的治疗策略。尤其重要的是，体外和体内实验显示DNAJC10过表达对正常胶质细胞影响最小，支持了其治疗安全性。

该研究的创新点在于将内质网应激反应与生长因子受体转录调控联系起来，提出了表观遗传调控的新机制。然而，研究也存在一些局限性，如临床样本量较小，缺乏患者来源类器官或基因工程小鼠模型的验证，以及DNAJC10在不同GBM亚型中的异质性作用尚未明确。

总之，这项研究确立了DNAJC10-XBP-1s-EGFR轴在GBM侵袭中的关键作用，提出DNAJC10作为有前景的生物标志物和治疗候选物，为克服治疗耐药性提供了新思路。这些发现不仅对GBM治疗具有重要意义，也为理解其他癌症中内质网应激与肿瘤转移的关系提供了新视角。